Laserscanning & Modellierung im Berg- & Tunnelbau
TitleDigitalisierung im Berg- & Tunnelbau - Schnell & präzise
Präzision und Sicherheit sind im Bergbau und Tunnelbau unerlässlich. Mit modernen Technologien wie Laserscanning lassen sich Untertagebauwerke exakt vermessen und digital dokumentieren.
Die detaillierten Punktwolken und digitalen Modelle bieten eine optimale Grundlage für Bauplanung, Geometrie-Analysen und Bestandsüberwachung. Das spart Zeit, Kosten und erhöht die Sicherheit. Erfahren Sie, wie digitale Lösungen Ihre Projekte effizienter und zukunftssicher machen.
TitleVermessung im Bergbau & Tunnelbau
Die Vermessung im Bergbau und Tunnelbau erfordert durch schwierige Bedingungen wie Sicht, Wetter, Geologie oder betriebliche Aktivitäten ganz besondere Lösungen, um sowohl den Aufwand zu reduzieren als auch Kosten und Zeit einzusparen. Die Zielgenauigkeit bei Durchschlägen und die Maschinensteuerung stellen hohe Ansprüche an die Vermessungsarbeit.
Eine sich in diesem Anwendungsgebiet etablierende Vermessungsmethode ist das Laserscanning, das alle Anforderungen für solche besonderen Gegebenheiten meistert.
TitleWie werden Laserscanner im Bergbau & Tunnelbau eingesetzt?
Erkundung & Kartierung von Lagerstätten:
- Erstellung hochpräziser 3D-Modelle von Lagerstätten
- Unterstützung bei der Planung von Abbauprozessen
Tunnel- & Stollenvermessung:
- Vermessung von Geometrien zur Planung und Überwachung
- Kontrolle von Tunnelauskleidungen und Sicherheitsmaßnahmen
Sicherheitsüberwachung:
- Erfassung von Setzungen und Verschiebungen in Echtzeit
- Bewertung der Stabilität von Stützkonstruktionen
- Planung und Überwachung von Sprengarbeiten
Optimierung von Abbauprozessen:
- Echtzeit-Daten zur Überwachung der Abbauleistung
- Präzise Planung und Reduzierung von Materialverlusten
TitleWelche Vorteile bietet die Digitalisierung im Bergbau?
Erhöhte Sicherheit:
- Personal muss sich nicht in gefährliche Zonen begeben
- Präventive Maßnahmen durch frühzeitige Erkennung von Risiken
- Dokumentation von Zustandsveränderungen & Visualisierung von Erdbewegungen mit wiederholten 3D-Aufnahmen möglich
- Qualitätskontrolle und Vergleich mit Soll-Modellen
Zeit- & Kosteneffizienz:
- Schnelle Datenerfassung spart Zeit im Vergleich zu traditionellen Vermessungsmethoden
- Keine Unterbrechung der Produktion erforderlich dank der berührungslosen Vermessung
- Reduktion von Kosten durch präzisere Planung und weniger Materialverlust
- Schnellere Bauabnahmen durch präzise Datenerfassung
Höhere Genauigkeit:
- Detailgetreue 3D-Dokumentationen ermöglichen bessere Analysen
- Vollständige Erfassung komplexer Geometrien
- Dreidimensionale Erfassung selbst unzugänglicher Bereiche
Nachhaltigkeit:
- Minimierung von Umweltauswirkungen durch gezielte Planung und Reduktion von Verschwendung
TitleLaserscanning auf Halden: Präzise Vermessung und effiziente Verwaltung
Laserscanning ist sowohl für den Bergbau über Tage als auch unter Tage geeignet. Durch die terrestrische oder luftgestützte Vermessung (Airborne Laserscanning) wird ein dreidimensionales Abbild von Geländen, Bauwerken und technischen Einrichtungen erzeugt. Mit Hilfe dieser beiden Laserscanning-Methoden können Höhenmodelle erstellt und Volumen von Abbaubereichen berechnet werden. Mit terrestrischem Laserscanning können zusätzlich noch Betriebsanlagen erfasst und Bewegungsvorgänge überwacht werden.
Die Erfassung mittels Laserscanning liefert exakte und zuverlässige Bestandspläne und ermöglicht genaue Volumenberechnungen und Massenberechnungen. Im 3D-Modell erhält man eine vollständige Dokumentation aller Oberflächen und des Ausbaus. Komplexe Hohlräume, wie Abbaukammern oder Schächte, können schnell und unkompliziert vermessen, Bauarbeiten kontrolliert und Engpassanalysen durchgeführt werden. Selbst Betondicken können ermittelt werden.
Die Vermessung von Halden stellt im Bergbau und Materialmanagement eine große Herausforderung dar. Unebene Oberflächen, wechselnde Schüttwinkel und schwer zugängliche Bereiche machen herkömmliche Methoden zeitaufwändig und oft ungenau. Laserscanner bieten hier eine effiziente Lösung, indem sie große Flächen schnell und präzise erfassen und digitale 3D-Modelle erstellen.
Mit Laserscanning auf Halden lassen sich Betriebsprozesse im Bergbau deutlich effizienter und sicherer gestalten. Die gewonnenen Daten bieten wertvolle Einblicke für eine optimale Planung und Ressourcenverwaltung.
Anwendungsbereiche
Volumenberechnung: Exakte Ermittlung des Materialvolumens, z. B. für Lagerbestände und Abrechnungen
Haldensicherung: Überwachung von Kippwinkeln und Stabilität zur Vermeidung von Hangrutschungen
Bestandsmanagement: Dokumentation und Analyse von Materialbewegungen auf Halden
Geländemodellierung: Erstellung detaillierter topografischer Modelle zur Optimierung von Lager- und Transportprozessen
Vorteile des Laserscannings auf Halden
Höchste Messgenauigkeit: Präzise Punktwolken erfassen selbst kleinste Unebenheiten
Zeiteffizienz: Schnellere Datenerfassung im Vergleich zu manuellen Messmethoden
Sicherheit: Berührungslose Vermessung ohne Betreten potenziell gefährlicher Bereiche
Datenvisualisierung: Erstellung detaillierter 3D-Modelle zur besseren Analyse und Präsentation
Nachhaltigkeit: Optimierung von Materialeinsatz und Transportwegen durch genaue Volumenberechnungen
TitleTechnologien zur 3D-Vermessung über & unter Tage
Für die Erfassung von Daten im Bereich des Berg-und Tunnelbaus kommen verschiedene Scanner zum Einsatz.
Mobile Laserscanner
Mobile Scanner, wie der FARO Orbis und die XGRIDS-Scanner, bieten hohe Flexibilität und eignen sich ideal für dynamische Umgebungen. Sie können leicht transportiert werden und erfassen Daten in Bewegung. Für einen schnellen Workflow sind mobile Scanner eine hervorragende Wahl.
Terrestrische Laserscanner
Terrestrische Scanner sind stationäre Geräte, die durch ihre hohe Präzision bestechen.
Sie werden in festen Positionen aufgestellt und liefern extrem detailgetreue Messdaten, ideal für statische Vermessungsaufgaben.
Terrestrische Scanner werden vor allem für eine genauere Messung verwendet.
Drohnengestütztes Scanning
In schwer zugänglichen Bereichen können Drohnen mit integrierten Laserscannern eingesetzt werden. Diese Technologie ermöglicht die Erkundung gefährlicher oder instabiler Zonen, ohne dass Personal vor Ort sein muss.
Flutlicht für das Scanning
Dunkle Umgebungen stellen häufig eine Herausforderung dar. Hier kommen spezielle Flutlichter ins Spiel. Sie verbessern die Lichtverhältnisse erheblich und sorgen dafür, dass Scanner auch unter extremen Bedingungen präzise Daten liefern.
Die Flutlichter sind besonders für den Einsatz in Minen und Stollen geeignet.
TitleAblauf des Scanvorgangs im Berg- und Tunnelbau
Planung
Die Zielsetzung umfasst die Anforderungen an die Bestandsaufnahme, wie Geometrie, Zustand, Volumenberechnungen und Veränderungen, sowie die Identifikation kritischer Bereiche wie schwer zugänglicher oder instabiler Zonen. Für die Vorbereitung werden passende Laserscanner ausgewählt, z. B. mobile Scanner (FARO Orbis, XGRIDS), terrestrische Scanner für Präzision und Drohnen mit LiDAR für unzugängliche Bereiche. Zusätzlich wird die nötige Ausrüstung (Stative, 360°-Flutlicht) bereitgestellt und ein Scan-Plan mit Standorten, Routen und Referenzpunkten erstellt.
Datenerfassung vor Ort
Bei der Datenerfassung vor Ort werden die Scanner an strategischen Punkten gemäß dem Scan-Plan positioniert, kalibriert und deren Auflösung sowie Reichweite den Anforderungen angepasst. Die Erfassung umfasst sowohl terrestrisches Scanning zur Vermeidung toter Winkel als auch mobiles Scanning für eine schnelle Abdeckung, während zusätzliche Umgebungsdaten wie Fotos, Videos und Standortprotokolle die Dokumentation und spätere Verarbeitung ergänzen.
Datenverarbeitung
Die Datenverarbeitung umfasst die Registrierung und Bereinigung der Punktwolken, indem einzelne Scans mit Software wie FARO Scene oder PointCab zusammengeführt, Artefakte und Rauschen entfernt sowie die Punktwolken anhand von Referenzpunkten oder natürlichen Merkmalen ausgerichtet werden; anschließend werden 3D-Modelle, beispielsweise in Form von Mesh-Modellen, erstellt und in GIS- oder CAD-Software für die Weiterverarbeitung integriert.
Analyse & Auswertung
Die Analyse und Auswertung umfasst die Bestandsaufnahme durch Erstellung von Querschnitten, Grundrissen und Ansichten aus den Punktwolkendaten sowie die Messung von Geometrien. Zudem erfolgt der Vergleich mit früheren Daten, um Veränderungen wie Setzungen oder Materialverluste zu identifizieren, und die Ergebnisse werden in Berichten dokumentiert, die den aktuellen Zustand sowie potenzielle Risiken und notwendige Maßnahmen aufzeigen.
Übergabe der Ergebnisse
Die Bereitstellung der Daten erfolgt durch den Export der Ergebnisse in gängigen Formaten wie DWG, PDF oder LAS und deren Übergabe an Ingenieure, Geologen oder Bauleiter zur weiteren Analyse und Planung, ergänzt durch die Integration in BIM- oder GIS-Plattformen zur Unterstützung langfristiger Überwachung und Wartung.
Überwachung & Aktualisierung
Die Überwachung und Aktualisierung umfassen die regelmäßige Wiederholung der Scans zur langfristigen Zustandsüberwachung sowie die fortlaufende Aktualisierung des digitalen Zwillings, um Veränderungen in Echtzeit zu dokumentieren und darauf reagieren zu können.
TitleWas bringen 3D-Aufnahmen im Bergbau & Tunnelbau?
Die 3D-Aufnahmen liefern im Bergbau wie im Tunnelbau einen aussagekräftigen Vergleich von dem Plan und den tatsächlichen Messwerten. Bei Abweichungen können sofort entsprechende Korrekturen vorgenommen werden. Aufgrund des schnellen Voranschreitens der Bauarbeiten im Tunnelbau muss das Tunnelprofil mehrmals auf Deformationen überprüft werden. Sonst besteht die Möglichkeit, dass durch Bohrungen und Sprengungen ein hoher Druck aufgebaut wird.
Die Messungen des Laserscanners sind unabhängig vom Umgebungslicht. So können selbst in der Dunkelheit Objekte dreidimensional erfasst werden. Für eine genauere Messung und Erfassung der Umgebung hilft jedoch ein Flutlicht enorm beim Scanprozess. Hinzu kommt, dass der Vermessungsaufwand erheblich vereinfacht und verkürzt wird. Der gesamte Konstruktionsprozess kann effizienter und präziser ausgeführt werden.
Die präzise Erfassung des Objekts und die genauen Massenberechnungen ermöglichen eine genauere Bauabrechnung. So lassen sich Vertragsvorgaben auf Grundlage einer abschließenden Dokumentation einfach überprüfen. Zudem sind alle Daten auch zu einem späteren Zeitpunkt digital verfügbar.
TitlePunktwolkenanalyse: Datenbasierte Entscheidungen für den Bergbau
Mit einer Punktwolkenanalyse lassen sich große Datenmengen effizient auswerten. Das ermöglicht detaillierte Geometrie-Analysen und eine präzise Überwachung von Veränderungen in Schächten und Gruben.
Für die Datenverarbeitung von Laserscandaten im Bereich Berg- und Tunnelbau haben sich einige Softwarelösungen etabliert. Zu den benutzerfreundlichsten Softwarelösungen in diesem Bereich zählen beispielsweise Pointscene, PointCab Origins und FARO Scene.
TitlePointscene
Pointscene bietet eine cloudbasierte Plattform für die Verwaltung und Visualisierung von Punktwolkendaten. Die Software ermöglicht eine zentrale Speicherung von Punktwolkendaten, 3D-Modellen und georeferenzierten Karten, wodurch eine einfache Organisation und Zugriff auf große Datenmengen gewährleistet wird. Weiterhin unterstützt sie die Integration von Daten aus Laserscannern sowie Drohnen, die in der Berg- und Tunnelvermessung häufig eingesetzt werden.
Pointscene unterstützt die Kombination von Punktwolkendaten mit geoinformatischen oder bauwerksinformationsmodellierenden Systemen sowie eine genaue Volumenberechnung gescannter Areale. Ein weiterer Vorteil ist, dass Sie mit Pointscene Veränderungen im zeitlichen Verlauf dokumentieren und visualisieren können.
TitlePointCab Origins
Die Software von PointCab Origins ist eine leistungsstarke Lösung für die Verarbeitung und Analyse von Punktwolkendaten und eignet sich hervorragend für die Bestandserfassung im Bereich Berg- und Tunnelbau.
PointCab Origins kann große Punktwolkendaten, wie sie im Berg- und Tunnelbau üblich sind, schnell verarbeiten und in leicht nutzbare Formate umwandeln. Die Software generiert automatisch Grundrisse, Schnitte und Ansichten aus Punktwolkendaten, die direkt für die Dokumentation und Planung von Stollen, Schächten und Tunneln genutzt werden können. PointCab Origins kann präzise Volumenberechnungen durchführen, die im Bergbau z. B. für die Bewertung von Abbaumaterial oder Aushubmengen essenziell sind.
TitleFARO Scene
Die Software erkennt automatisch überlappende Bereiche in verschiedenen Scans und richtet sie präzise zueinander aus. Dies ist besonders nützlich in komplexen Strukturen wie Tunneln, wo viele Scans erforderlich sind. FARO Scene ermöglicht die schnelle Generierung von 2D-Ansichten und Querschnitten aus 3D-Punktwolken, die zur Dokumentation von Tunnelgeometrien und Stollenstrukturen genutzt werden können.
Präzise Messungen von Abständen, Volumen, Neigungen und anderen wichtigen Parametern sind direkt in der Software möglich. Eine Analyse der Oberflächengeometrie ist möglich, beispielsweise um Setzungen, Risse oder Materialverluste zu erkennen.
